第七章第二節 錯誤與異常處理

本節關註：Java中錯誤和異常處理的典 型技術——把原理落實到代碼上！

Outline：

• Java中的錯誤和異常（java.lang.throwable）
• 異常
  • Runtime異常與其他異常（Exception）
  • Checked異常和unchecked異常
• checked異常的處理機制
• 自定義異常

Notes：

## Java中的錯誤和異常

【Throwable】

• Java.lang.throwable
  • Throwable 類是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。
  • 繼承的類：extends Object。
  • 實現的接口：implements Serializable。
  • 直接已知子類：Error, Exception（直接已知子類：IOException、RuntimeException）。

【Error】

• Error類描述很少發生的Java運行時系統內部的系統錯誤和資源耗盡情況（例如，VirtualMachineError，LinkageError）。
• 對於內部錯誤：程序員通常無能為力，一旦發生，想辦法讓程序優雅的結束
• Error的類型：
  • 用戶輸入錯誤
    • 例如：用戶要求連接到語法錯誤的URL，網絡層會投訴。
  • 設備錯誤
    • 硬件並不總是做你想做的。
    • 輸出器被關閉
  • 物理限制
    • 磁盤可以填滿
    • 可能耗盡了可用內存
• 典型錯誤：

## 異常（Exception）

• 異常：程序執行中的非正常事件，程序無法再按預想的流程執行。
• 異常處理：
  • 將錯誤信息傳遞給上層調用者，並報告“案發現場”的信息。
  • return之外的第二種退出途徑：若找不到異常處理程序，整個系統完全退出

【異常按結構層次的分類】

• 運行時異常：由程序員處理不當造成，如空指針、數組越界、類型轉換
• 其他異常：程序員無法完全控制的外在問題所導致的，通常為IOE異常，即找不到文件路徑等

【異常按處理機制角度的分類】

• 為什麽區分checked 和 unchecked：原因其實很簡單，編譯器將檢查你是否為所有的已檢查異常提供了異常處理機制，比如說我們使用Class.forName()來查找給定的字符串的class對象的時候，如果沒有為這個方法提供異常處理，編譯是無法通過的。
• Checked exception：
  • 編譯器可幫助檢查你的程序是否已拋出或處理了可能的異常
  • 異常的向上拋出機制進行處理，如果子類可能產生A異常，那麽在父類中也必須throws A異常。可能導致的問題：代碼效率低，耦合度過高。
  • checked exception是需要強制catch的異常，你在調用這個方法的時候，你如果不catch這個異常，那麽編譯器就會報錯，比如說我們讀寫文件的時候會catch IOException，執行數據庫操作會有SQLException等。

• • 對checked Exception處理機制　　　　
    • 拋出：聲明是throws，拋出時throw　　　　
    • 捕獲（try/catch）：try出現異常，忽略後面代碼直接進入catch；無異常不進入catch；若catch中沒有匹配的異常處理，程序退出；若子類重寫了父類方法，父類方法沒有拋出異常，子類應自己處理全部異常而不再傳播；子類從父類繼承的方法不能增加或更改異常
    • 處理：不能代替簡單的測試，盡量苛刻、不過分細化、將正常處理與異常處理分開、利用好層次結構、早拋出晚捕獲、避免不必要的檢查
    • 清理現場、釋放資源（finally）：finally中語句不論有無異常都執行

import java.io.*;
public class className
{
  public void deposit(double amount) throws RemoteException
  {
    // Method implementation
    throw new RemoteException();
  }
  //Remainder of class definition
}

• unchecked exception：
  • 程序猿對此不做任何事情，不得不重寫你的代碼（不需要在編譯時使用try-catch等機制處理）
  • 這類異常都是RuntimeException的子類，它們不能通過client code來試圖解決
  • 這種異常不是必須需要catch的，你是無法預料的，比如說你在調用一個 list.szie()的時候，如果這個list為null，那麽就會報NUllPointerException，而這個異常就是 RuntimeException，也就是UnChecked Exception
  • 常見的unchecked exception：JVM拋出，如空指針、數組越界、數據格式、不合法的參數、不合法的狀態、找不到類等

public class NullPointerExceptionExample {
    public static void main(String args[]){
        String str=null;
        System.out.println(str.trim());
    }
}

Exception in thread "main"  java.lang.NullPointerException

【checked和unchecked總結】

• 當要決定是采用checked exception還是Unchecked exception的時候，問一個問題： “如果這種異常一旦拋出，client會做 怎樣的補救？”
  • 如果客戶端可以通過其他的方法恢復異常，那麽采用checked exception；
  • 如果客戶端對出現的這種異常無能為力，那麽采用unchecked exception；
  • 異常出現的時候，要做一些試圖恢復它的動作而不要僅僅的打印它的信息。
• 盡量使用unchecked exception來處理編程錯誤：因為uncheckedexception不用使客戶端代碼顯式的處理它們，它們自己會在出現的地方掛起程序並打印出異常信息。
• 如果client端對某種異常無能為力，可以把它轉變為一個unchecked exception，程序被掛起並返回客戶端異常信息

– Checked exception應該讓客戶端從中得到豐富的信息。

– 要想讓代碼更加易讀，傾向於用unchecked exception來處理程序中的錯誤

## checked異常的處理機制

【異常中的LSP原則】

• 如果子類型中override了父類型中的函數，那麽子類型中方法拋出的異常不能比父類型拋出的異常類型更廣泛
• 子類型方法可以拋出更具體的異常，也可以不拋出任何異常
• 如果父類型的方法未拋出異常，那麽子類型的方法也不能拋出異常。
• 其他的參考第五章第二節的LSP

【利用throws進行聲明】

• 使用throws聲明異常：此時需要告知你的client需要處理這些異常，如果client沒有handler來處理被拋出的checked exception，程序就終止執行。
• 程序員必須在方法的spec中明確寫清本方法會拋出的所有checked exception，以便於調用該方法的client加以處理
• 在使用throws時，方法要在定義和spec中明確聲明所拋出的全部checked exception，沒有拋出checked異常，編譯出錯，Unchecked異常和Error可以不用處理。

【利用throw拋出一個異常】

• 步驟：
  • 找到一個能表達錯誤的Exception類/或者構造一個新的Exception類
  • 構造Exception類的實例，將錯誤信息寫入
  • 拋出它
• 一旦拋出異常，方法不會再將控制權返回給調用它的client，因此也無需考慮返回錯誤代碼

【try-catch語句】

• 使用 try 和 catch 關鍵字可以捕獲異常。try/catch 代碼塊放在異常可能發生的地方。
• try/catch代碼塊中的代碼稱為保護代碼，
• Catch 語句包含要捕獲異常類型的聲明。當保護代碼塊中發生一個異常時，try 後面的 catch 塊就會被檢查。
• 如果發生的異常包含在 catch 塊中，異常會被傳遞到該 catch 塊，這和傳遞一個參數到方法是一樣。

【finally語句】

• 場景：當異常拋出時，方法中正常執行的代碼被終止；但如果異常發生前曾申請過某些資源，那麽異常發生後這些資源要被恰當的清理，所以需要用finally語句。
• finally 關鍵字用來創建在 try 代碼塊後面執行的代碼塊。
• 無論是否發生異常，finally 代碼塊中的代碼總會被執行。
• 在 finally 代碼塊中，可以運行清理類型等收尾善後性質的語句。
• finally 代碼塊出現在 catch 代碼塊最後：
• 註意下面事項：
  • catch 不能獨立於 try 存在。
  • 在 try/catch 後面添加 finally 塊並非強制性要求的。
  • try 代碼後不能既沒 catch 塊也沒 finally 塊。
  • try, catch, finally 塊之間不能添加任何代碼。

 1 public class ExcepTest{
 2   public static void main(String args[]){
 3     int a[] = new int[2];
 4     try{
 5        System.out.println("Access element three :" + a[3]);
 6     }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){
 7        System.out.println("Exception thrown  :" + e);
 8     }
 9     finally{
10        a[0] = 6;
11        System.out.println("First element value: " +a[0]);
12        System.out.println("The finally statement is executed");
13     }
14   }
15 }

## 自定義異常

• 如果JDK提供的exception類無法充分描述你的程序發生的錯誤，可以創建自己的異常類。
  • 如果希望寫一個檢查性異常類，則需要繼承 Exception 類。
  • 如果你想寫一個運行時異常類，那麽需要繼承 RuntimeException 類。

拋出檢查型異常：

拋出unchecked exception：

【軟件構造】第七章第二節 錯誤與異常處理